(57)【要約】【課題】特に孔拡げ性に代表される延性が良好な薄鋼板、およびこうした薄鋼板を得るための鋼塊を製造する有用な方法を提供する。【解決手段】本発明の薄鋼板は、Ｃ：０．０４〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５〜３％、Ｍｎ：０．１〜３％、Ａｌ：０．０１〜２％、Ｐ：０．０２％以下（０％を含まない）を夫々含むと共に、Ｓ：０．００５％以下（０％を含む）に抑制し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる薄鋼板であって、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＭｇＯの酸化物の合計を１００％としたとき、ＣａＯ：５％以上、ＳｉＯ２：０．１％以上、Ａｌ２Ｏ３：６０％以上であり、且つ長径３０μｍ以上のＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物が鋼材１ｋｇ当り７０個以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０４〜０．２５％（質量％の意味、以下同じ）、Ｓｉ：０．０５〜３％、Ｍｎ：０．１〜３％、Ａｌ：０．０１〜２％、Ｐ：０．０２％以下（０％を含まない）を夫々含むと共に、Ｓ：０．００５％以下（０％を含む）に抑制し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる薄鋼板であって、
ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＭｇＯの酸化物の合計を１００％としたとき、ＣａＯ：５％以上、ＳｉＯ２：０．１％以上、Ａｌ２Ｏ３：６０％以上であり、且つ長径３０μｍ以上のＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物が鋼材１ｋｇ当り７０個以下であることを特徴とする延性に富む薄鋼板。
【請求項２】
請求項１に記載の薄鋼板を得るための鋼塊を製造する方法であって、脱炭炉にて脱炭した溶鋼を取鍋内に移した後、ＣａＯ系フラックスを添加することによって、スラグ中のＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯおよび全Ｆｅ量の合計を１００％としたとき、ＣａＯ：４５％以上で、全Ｆｅ量：５％以下およびＭｎＯ：３％以下のＣａＯ系スラグを取鍋内溶鋼上に形成させ、溶鋼とスラグをガス撹拌しながら取鍋内溶鋼のＳ含有量を０．００５％以下に脱硫し、引き続き真空循環脱ガス装置にて溶鋼を１０分以上還流した後、この溶鋼を鋳造することを特徴とする延性に富む薄鋼板を得るための鋼塊の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔拡げ性に代表される延性に富む薄鋼板（冷延鋼板）、およびこうした薄鋼板を得るための鋼塊を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄鋼板は、飲料用缶材や自動車の骨格部材に使用される場合にように、優れた延性が要求されることになる。こうした延性を阻害する要因として、Ａｌ２Ｏ３系（酸化物系）やＭｎＳ系（硫化物系）の介在物の存在が知られている。こうしたことから、薄鋼板における優れた延性を確保するために、これらの介在物を低減することが重要な項目となる。
【０００３】
鋼板の延性を改善する技術として、例えば特許文献１、２には、アルミナクラスタ介在物の個数を低減する技術が提案されている。また、特許文献３には、所定の化学成分を有し、粒径１〜５０μｍの酸化物系介在物がＴｉ酸化物およびＣａＯ、ＲＥＭ酸化物の１種または２種以上含有するものとすることによって変形能に優れた高張力鋼板とする技術が提案されている。
【０００４】
これらの技術は、Ｔｉを必須成分として含有させることによって延性を良好にする鋼板を基本とするものであるが、硬質のＴｉＮ系介在物が生成することがあり、こうした介在物に起因して延性が却って低下することがある。
【０００５】
一方、Ｔｉを必須成分としない冷延鋼板として、例えば特許文献４には、Ｍｇを添加することによって打抜き穴の断面に発生するクラックを微細均一化でき、孔拡げ性が改善できることが示されている。こうした技術によれば、延性がある程度改善されることになるが、近年要求される程の延性が達成されているとはいえない。
【特許文献１】特開２０００−１４４２３０号公報  「特許請求の範囲」等
【特許文献２】特開２００２−３２７２３９号公報  「特許請求の範囲」等
【特許文献３】特開２０００−１７３６号公報  「特許請求の範囲」等
【特許文献４】特開２００２−２１２６７４号公報  「特許請求の範囲」等
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこうした状況の下でなされたものであって、その目的は、特に孔拡げ性に代表される延性が良好な薄鋼板、およびこうした薄鋼板を得るための鋼塊を製造する有用な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成し得た本発明の薄鋼板とは、Ｃ：０．０４〜０．２５％（質量％の意味、以下同じ）、Ｓｉ：０．０５〜３％、Ｍｎ：０．１〜３％、Ａｌ：０．０１〜２％、Ｐ：０．０２％以下（０％を含まない）を夫々含むと共に、Ｓ：０．００５％以下（０％を含む）に抑制し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる薄鋼板であって、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＭｇＯの酸化物の合計を１００％としたとき、ＣａＯ：５％以上、ＳｉＯ２：０．１％以上、Ａｌ２Ｏ３：６０％以上であり、且つ長径３０μｍ以上のＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物が鋼材１ｋｇ当り７０個以下である点に要旨を有するものである。
【０００８】
一方、本発明の鋼塊製造方法とは、脱炭炉にて脱炭した溶鋼を取鍋内に移し、ＣａＯ系フラックスを添加することによって、スラグ中のＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯおよび全Ｆｅ量の合計を１００％としたとき、ＣａＯ：４５％以上で、全Ｆｅ量：５％以下およびＭｎＯ：３％以下のＣａＯ系スラグを取鍋内溶鋼上に形成させ、溶鋼とスラグをガス撹拌しながら取鍋内溶鋼のＳ含有量を０．００５％以下に脱硫し、引き続き真空循環脱ガス装置にて溶鋼を１０分以上還流した後、この溶鋼を鋳造する点に要旨を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、脱炭炉にて脱炭した溶鋼を、成分を適切に調整したＣａＯ系スラグによって効果的に脱硫することによって、Ｓ濃度を有効に低減して硫化物系介在物の生成を抑制する共に、真空循環脱ガス装置との組み合わせによって、延性を阻害するＣａＯ系スラグ起因の酸化物系介在物を極力低減した溶鋼が製造でき、こうした溶鋼から鋳造して得られた鋼塊から延性に富む薄鋼板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
薄鋼板の延性を妨げ、加工時の割れを誘発する大きな原因として各種介在物の存在が挙げられるが、これらの介在物を少なくすることが延性の向上に繋がるものと考えられる。このうち、鋼材中のＳ濃度が高いと、溶鋼を鋳造する冷却段階でＭｎＳ系介在物が析出し、延性を阻害することになる。そこでまず、延性が損なわれない程度にＭｎＳ析出を抑制することが重要になる。
【００１１】
本発明者らが、検討したところによれば、鋼中のＳ濃度を少なくとも０．００５％以下（０％を含む）とすることによって、ＭｎＳの析出を効果的に低減できることが判明した。延性の改善という観点からすれば、鋼中のＳ濃度は０．００４％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．００３％以下とするのが良い。
【００１２】
鋼中のＳ濃度を０．００５％以下に低減するためには、溶鋼精錬段階で、脱硫スラグを溶鋼中に巻き込ませて溶鋼脱硫を行う必要がある。脱硫スラグを溶鋼中の巻き込ませる方法については、特に限定されないが、従来から知られている方法、例えば（ａ）耐火物製ランスを介してガスを溶鋼中に吹き込むことによってスラグと溶鋼を撹拌する方法、（ｂ）取鍋底部に設けたプラグからガスを溶鋼中に吹き込むことによってスラグと溶鋼を撹拌する方法、等が挙げられる。
【００１３】
このとき用いる脱硫スラグは、ＣａＯを含むものが工業的に一般に使用される。例えば、ＣａＯ単体、ＣａＯ−ＣａＦ２系、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＦ２系、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系（これらを総括してＣａＯ系スラグと呼ぶ）、等が挙げられる。これらの脱硫スラグ（ＣａＯ系スラグ）を溶鋼表面に形成するには、上記各系を有するＣａＯ系フラックスを添加することになるが、形成されるスラグ中のＣａＯ量、全Ｆｅ量およびＭｎＯ量を適切に制御する必要がある。即ち、スラグ中のＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯおよび全Ｆｅ量（以下、「Ｔ．Ｆｅ」と記することがある）の合計を１００％としたとき（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＭｎＯ＋Ｔ．Ｆｅ＝１００％）、ＣａＯ含有量を４５％以上のスラグとする必要がある。スラグ中のＣａＯ量が４５％未満になると、効果的な溶鋼脱硫が期待できない。このＣａＯ量は好ましくは４８％以上とするのが良く、より好ましくは５０％以上とするのが良い。尚、スラグ中のＣａＯ含有量を４５％以上に制御するためには、添加するＣａＯ系フラックスをＣａＯ含有量が少なくとも５０％以上となるものを使用すれば良い。
【００１４】
上記スラグ中には転炉、電気炉等の酸化精錬炉から持ち越されるＦｅＯやＭｎＯが含まれることになるが、スラグ中のＴ．Ｆｅ量およびＭｎＯ量が多くなると、脱硫効果が低減してしまうのでこれらの量も適切に制御する必要がある。上記と同様に（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＭｎＯ＋Ｔ．Ｆｅ＝１００％）としたときに、Ｔ．Ｆｅ量は５％以下、ＭｎＯ量は３％以下とする必要がある。スラグ中のＴ．Ｆｅ量およびＭｎＯ量については、Ｔ．Ｆｅ：４％以下、ＭｎＯ量：２％以下とすることが好ましく、より好ましくはＴ．Ｆｅ量：３％以下、ＭｎＯ量：１％以下とすることが推奨される。尚、スラグ中のＴ．Ｆｅ量およびＭｎＯ量を上記のように制御するためには、脱硫フラックスを添加する前に、酸化精錬炉から持ち越されたスラグを除去する、或いは溶鋼、スラグのどちらか一方以上にＡｌ，Ｓｉ，Ｃ等を添加してスラグを還元する方法が採用できる。
【００１５】
上記の様な脱硫処理を行うことによって、ＭｎＳが介在物となって薄鋼板の延性を阻害することがなくなるのであるが、溶鋼とスラグを撹拌することによって（即ち、取鍋精錬の段階で）巻き込まれた、脱硫スラグ起因の介在物（以下、「スラグ系介在物」と呼ぶ）は、鋳造時まで溶鋼に留まり、最終製品である薄鋼板の欠陥となって鋼板の延性を阻害する原因となる。
【００１６】
本発明者らが、薄鋼板に存在するスラグ系介在物が延性に及ぼす影響を調査したところ、長径が３０μｍ以上のスラグ系介在物の存在は延性に影響を及ぼし、その個数を鋼板１ｋｇ当り７０個以下、好ましくは６０個以下、より好ましくは５０個以下にすれば、延性が著しく向上することが判明したのである。
【００１７】
上記のようなスラグ系介在物であるか否かは、次のようにして判断できる。即ち、取鍋スラグはＣａＯを４５％以上含み、更にＳｉＯ２を数％含んでいるが、巻き込まれた直後に、溶鋼中に存在するＡｌと反応してＣａＯ、ＳｉＯ２の割合が変化することになり、介在物中の成分として、ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＝１００％としたときに、ＣａＯを５％以上、ＳｉＯ２を０．１％以上、Ａｌ２Ｏ３を６０％以上含むものをスラグ系介在物とみなしている。。
【００１８】
スラグ系介在物を低減するためには、真空循環脱ガス処理（以下、「ＲＨ処理」と呼ぶ）を溶鋼脱硫と組み合わせることによって該介在物を浮上分離することが必要になる。スラグ系介在物を浮上分離させるためには、真空循環脱ガス装置でＲＨ処理する時間は少なくとも１０分以上行う必要がある。このＲＨ処理時間は、好ましくは１５分以上とするのが良く、より好ましくは２０分以上とするのが良い。
【００１９】
本発明では、上記のように脱硫およびＲＨ処理した溶鋼を鋳造して得られた鋼塊を、熱間圧延および冷間圧延することによって、延性に富む薄鋼板（例えば、板厚：１〜３ｍｍ程度）を得ることができるのであるが、その化学成分組成も適切に調整する必要がある。本発明の薄鋼板におけるＳ以外の化学成分の範囲およびその限定理由は、次の通りである。
【００２０】
Ｃ：０．０４〜０．２５％
延性（特に、孔拡げ性）を向上させるためには、Ｃ含有量は少ないほどよいが、０．０４％未満では強度低下が著しくなる。一方、Ｃ含有量が０．２５％を超えると、後述のＭｎ含有量ではパーライト量が過多になり、またパーライトのラメラ間隔が広くなって、強度−局部延性バランスが劣化するようになる。こうしたことから、本発明で対象とする薄鋼板のＣ含有量は０．０４％〜０．２５％とする必要がある。尚、Ｃ含有量の好ましい下限は０．０５％程度であり、好ましい上限は０．２２％程度である。
【００２１】
Ｓｉ：０．０５〜３％
Ｓｉは固溶強化元素として有用である。このような作用を発揮させるためには、Ｓｉ含有量は０．０５％以上とする必要がある。しかしながら、Ｓｉ含有量が過剰になるとその効果は飽和してしまい、経済的に無駄である他、多量に含有させると熱間脆性を招くことになる。こうしたことから、Ｓｉ含有量は３％以下とする必要がある。尚、Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．１％であり、より好ましくは０．２％以上とするのが良い。また、Ｓｉ含有量の好ましい上限は２．５％であり、より好ましくは２％以下とするのが良い。
【００２２】
Ｍｎ：０．１〜３％
Ｍｎはオーステナイト相を安定化させ、冷却過程において硬質相の生成を容易にして高強度にするために含有される。この含有量が少なくなると、高強度を達成するための硬質相を得ることができないので、Ｍｎは０．１％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｍｎ含有量が過剰になるとバンド組織が発達して延性が却って低下するので、その上限を３％以下とする必要がある。尚、Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．２％であり、より好ましくは０．３％以上とするのが良い。また、Ｍｎ含有量の好ましい上限は２．８％であり、より好ましくは２．５％以下とするのが良い。
【００２３】
Ａｌ：０．０１〜２％
Ａｌは溶鋼の脱酸に必要な元素であるばかりでなく、溶鋼中の酸素ポテンシャルを下げることによって取鍋精錬の脱硫を促進するのに有効な元素である。こうした効果を発揮させるためには、Ａｌ含有量を０．０１％以上とする必要があるが、好ましくは０．０１５％、より好ましくは０．０２％以上含有させるのが良い。しかしながら、Ａｌ含有量が過剰になると、その効果が飽和して経済的に不利になるので、２％以下とする必要があり、好ましくは１．５％以下とするのが良い。
【００２４】
Ｐ：０．０２％以下（０％を含まない）
Ｐは鋼を強化する作用を有するが、脆化によって延性を低下させるので、その上限は０．０２％とする必要がある。好ましい上限は０．０１５％である。尚、Ｐによる作用はその含有量が増加するにつれて増大するが、上記作用を有効に発揮させるためには、少なくとも０．００３％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．００５％以上含有させるのが良い。
【００２５】
上記基本成分の他は、Ｆｅおよび不可避不純物（例えば、Ｃｒ，Ｃｕ，Ｓｎ等）からなるものであるが、必要によって本発明の薄鋼板の特性を阻害しない程度の微量成分（例えば、０．０１〜０．０５％程度のＭｏ，Ｖ，Ｎｂ等）の含有も許容できるものである。
【００２６】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することは勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００２７】
転炉で脱炭した２５０トンの溶鋼を取鍋に出鋼し、取鍋精錬装置にて各種合金鉄を添加することによって所定の化学成分に調整すると同時に脱硫を行った。取鍋精錬における脱硫スラグの組成を下記表１に示す。このとき、溶鋼の撹拌はＡｒガスをランスから溶鋼中に吹き込むことによって行った。成分調整と脱硫処理を終えた取鍋を移送し、真空循環脱ガス装置で溶鋼還流してＲＨ処理を行った。溶鋼還流時間（ＲＨ処理時間）を下記表１に併記する。尚、比較のために、取鍋精錬を行なかったもの（表１のＮｏ．３、４）やＲＨ処理を行なわなかった溶鋼（表１のＮｏ．５、６）についても準備した。
【００２８】
【表１】
2006188755.tif 000002
【００２９】
ＲＨ処理を終えた溶鋼は、連続鋳造によってスラブ鋼塊に鋳造し、得られたスラブ鋳塊を熱間圧延することによって厚さ：３〜４ｍｍの熱延鋼板とした。引き続き、熱延鋼板を冷間圧延し、厚さ２〜３ｍｍの冷延鋼板とした。
【００３０】
得られた各冷延鋼板について、孔拡げ試験片を採取し、下記の方法によって孔拡げ性を評価すると共に、鋼板中のＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物の個数を下記の方法によって測定した。
［孔拡げ性］
孔拡げ試験片に打ち抜き加工を施し、得られた打ち抜き孔穴ついて孔拡げ試験を行い、得られた打ち抜き孔（直径Ｄ０＝１０ｍｍφ）に頂角６０°の円錐ポンチを差し込んで、孔を押し拡げ、孔の周囲に生じた割れが板厚を貫通したときの直径Ｄ１を測定し、下記式によって限界孔拡げ率λ（％）を求めた。この限界孔拡げ率λ（％）が大きい値を示すほど、延性が良好であることを示す。
λ（％）＝［（Ｄ１−Ｄ０）／Ｄ０］×１００
【００３１】
［ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物の個数］
冷延鋼板中の介在物は、特開平２００２−３４０８８５に開示された方法で抽出した。具体的には、冷延鋼板に溶体化処理（鋼板中の炭化物を消失させるために、１０００℃、３０分間保持した後、水冷）を施し、該冷延鋼板から各々試料１ｋｇ（３．２ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍの試料を８枚）を採取した。この試料を、ｐＨ６．０に調整した塩化第一鉄水溶液（電解液）に浸漬させて、定電流電解法（電流密度：２００Ａ／ｍ２）により鉄マトリックス１ｋｇ分を溶解した後、孔径２７μｍのフィルタを用いて濾過を行い、ＣａＯ含有介在物を含む残渣を得た。得られた残渣を用い、波長分散型ＳＥＭ装置でＣａＯ＋ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＝１００％としたときの、ＣａＯ：５％以上、ＳｉＯ２：０．１％以上、Ａｌ２Ｏ３：６０％以上を含み、且つ長径：３０μｍ以上のＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物の個数を求めた。
【００３２】
その結果を、鋼板の化学成分組成および抽出されたＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物の平均組成と共に、下記表２に示す。
【００３３】
【表２】
2006188755.tif 000003
【００３４】
この結果から、次のように考察できる。まず、試験Ｎｏ．９〜１２のものは、本発明で規定する要件の全てを満足するものであり、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物の個数が少なくなって、優れた孔拡げ性が達成されていることが分かる。
【００３５】
これに対して、試験Ｎｏ．１〜８のものでは、本発明で規定する要件の少なくともいずれかを欠くものであり、良好な孔拡げ性が得られていない。即ち、試験Ｎｏ．１〜５のものでは、ＲＨ処理時間は本発明で規定する範囲内であり、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物個数も本発明で規定する範囲内になっているのであるが、取鍋精錬における脱硫スラグ組成が本発明で規定する要件を満たしていないか（試験Ｎｏ．１〜３）、或いは取鍋精錬を実施していない（試験Ｎｏ．４，５）ので、鋼板中のＳ含有量が多くなっており、良好な延性が得られていない。
【００３６】
また、試験Ｎｏ．６〜８のものでは、取鍋精錬における脱硫スラグ組成が本発明で規定する要件を満たしており、鋼板中のＳ含有量は０．００５％以下となっているのであるが、取鍋精錬に続くＲＨ処理を実施していない（試験Ｎｏ．６，７）か、或いはＲＨ処理における処理時間が１０分に満たない（試験Ｎｏ．８）ため、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物の個数が７０個／ｋｇを超えてしまい、孔拡げ性が劣化している。